[发明专利]波浪腹板钢拱的一种计算机辅助成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及波浪腹板钢拱的一种计算机辅助成型方法，属于波浪腹板钢拱加工技术领域。

技术背景

钢拱结构由于承载力高等优越特性在建筑结构与桥梁结构中有广泛的应用，其拱形构件的制作目前有两种方法，即(1)冷弯或煨弯成型；(2)完全按照设计尺寸下料制作。对于径厚比较小的圆钢管构件，其冷弯成拱形是可行的，但对于大径厚比钢管，冷弯时则易于局部屈曲，其制作方法不可取。对于其它截面形式的构件，如带有腹板的截面(如箱形截面、矩形截面以及工形截面等)，如果采用冷弯或煨弯的方法，要么严重地损害材质性能，要么成型后腹板严重屈曲变形。这是因为将构件冷弯或煨成弧形时，在腹板截面中性轴上下将产生很大的拉压力使其产生塑性变形，这在钢结构加工工艺上完全不能实现。目前，对于按照第一种方法不能成型的截面形式，往往采用按照设计的弧形腹板尺寸进行下料，这一方法将带来较大的边角料不能利用，造成很大浪费。鉴于以上原因，本发明提出一种新的制作工艺，特别是一种新的计算机辅助成型方法，使带有腹板的各种截面易于成型为拱形构件，且加工精度很高，称为波浪腹板钢拱的计算机辅助成型方法。

发明内容

本发明针对一系列带有腹板的拱形构件提出的一种新的方法，特别是一种新的计算机辅助成型方法，成型后的拱形构件的腹板为波浪式，腹板的弯拱成型非常简便，且下料过程极大节约钢材。通过计算机辅助工艺的应用，可以高效精确地完成构件的加工。按照这种成型方法形成的波浪腹板钢拱，其腹板的面外刚度与挺起刚度得到极大的提高，运输安装过程能够稳固安全。

本发明提出的波浪腹板钢拱的一种计算机辅助成型方法，其特征在于，所述方法是在一个由计算机、下料机、均匀的波浪腹板辊轧机、非均匀的波浪腹板辊轧机以及焊接机组成的波浪腹板钢拱计算机辅助成型系统中按以下步骤实现的：

步骤(1)：在所述计算机中设定以下五个控制模块，其中：

第一控制模块为下料模块，控制平腹板和上、下翼缘平板的下料，输入以下设计参数：

1)钢拱的波浪腹板包含的波浪个数n，为设定值；

2)钢拱的波浪腹板的每个波浪的波长l，以钢拱的波浪腹板中轴线计，为设定值；

3)钢拱的波浪腹板设计弧长L，以钢拱的波浪腹板中轴线计，L＝nl；

4)钢拱的波浪腹板高度h₀，为设定值；

5)钢拱的波浪腹板设计曲率半径R，以钢拱的波浪腹板中轴线计，为设定值；

6)钢拱的波浪腹板下料长度s，其中y表示沿钢拱的波浪腹板侧面方向，x表示沿钢拱的波浪腹板长度方向，f为均匀的波浪腹板的波幅高度，为设定值；

7)钢拱的波浪腹板靠近上翼缘一侧边缘的波幅高度f_t与均匀的波浪腹板波幅高度f的比值的极限值α，为设定值；

8)均匀的波浪腹板的波浪的最小波幅高度为f_min，于是均匀的波浪腹板的波浪的波幅高度f需要满足f＞f_min，f_min可通过下式确定：

∫0lmin1+[d(fminsin(2πx/lmin))dx]2dx=s/n]]>